Article
Licensed
Unlicensed Requires Authentication

Rapidly Solidified Microstructure and Failure Analysis of Powder Metallurgy Al-Si Alloys

  • , and
Published/Copyright: May 9, 2013
Become an author with De Gruyter Brill
Submit Manuscript Author Information
Practical Metallography
From the journal Practical Metallography Volume 43 Issue 8

Abstract

The microstructure of the extruded bars showed a homogeneous distribution of eutectic Si and primary Si particles embedded in the Al matrix. The grain size of α-Al varied from 150 to 600 nm and the size of the eutectic Si and primary Si in the extruded bars was about 100–200 nm. The room temperature tensile strength of the alloy with a powder size < 26 μm was 322 MPa, while for the coarser powder (45–106 μm) it was 230 MPa. With decreasing powder size from 45–106 μm to < 26 μm, the specific wear of all the alloys decreased significantly at all sliding speeds due to the higher strength achieved by ultra-fine grained constituent phases. The thickness of the deformed layer of the alloy from the coarse powder (10 μm at 3.5 m/s) was larger on the worn surface in comparison to the bars from the fine powders (5 μm at 3.5 m/s) due to the lower strength of the bars with coarse powders. The fracture mechanism of failure in tension testing and wear testing was also studied.

Kurzfassung

Das Gefüge von stranggepressten Barren zeigte eine homogene Verteilung von eutektischem Si und primären Si-Teilchen eingebettet in eine Al-Matrix. Die Korngröße von α-Al variierte von 150 bis 600 nm und die Größe des eutektischen und primären Si in den Strangpressblöcken betrug etwa 100–200 nm. Die Bruchfestigkeit der Legierung mit einer Pulverteilchengröße von < 26 μm betrug bei Raumtemperatur 322 MPa, während sie für das gröbere Pulver (45–160 μm) bei 230 MPa lag. Mit abnehmender Pulvergröße von 45–106 μm auf < 26 μm verringerte sich der spezifische Verschleiß aller Legierungen bei allen Gleitgeschwindigkeiten signifikant aufgrund der höheren Festigkeit, die durch die ultrafein-körnigen Phasenbestandteile erreicht wurde. Die Dicke der verformten Schicht der Legierung aus groben Pulver (10 μm bei 3,5 m/s) war auf der Verschleißoberfläche größer im Vergleich zu den Barren aus feinem Pulver (5 μm bei 3,5 m/s) aufgrund der geringeren Festigkeit der Barren aus groben Pulver. Der Bruchmechanismus beim Versagen in Zug- und Verschleißversuchen wurde ebenfalls untersucht.

∗ E-Mail:

Übersetzung: G. Poech

References/Literatur

[1] Anand, S.; Srivatsan, T. S.; Wu, T.; Lavernia, E. J.: J. Mater. Sci. (1997) 32, 2835–284810.1023/A:1018668332318Search in Google Scholar

[2] Hanna, M. D.; Lu, S.; Hellawell, A.: Metall. Trans. A (1984) 15, 459–46910.1007/BF02644969Search in Google Scholar

[3] Knuutinen, A.; Nogita, K.; McDonald, S. D.; Dahle, A. K.: J. Light Met. (2001) 1, 229–24010.1016/S1471-5317(02)00004-4Search in Google Scholar

[4] Zhou, J.; Duszczyk, J.; Korevaar, B. M.: J. Mater. Sci. (1991) 26, 5257–529110.1007/BF01143222Search in Google Scholar

[5] Hong, S. J.; KimT.S.; Kim, W. T.; Chun, B. S.: Mater. Sci. & Eng. (1997) A226–228, 878–88210.1016/S0921-5093(96)10811-XSearch in Google Scholar

[6] Zou, X. G.; Miyahara, H.; Yamamoto, K.; Ogi, K.: Mater. Sci. and Tech. (2003) 19, 1519–152610.1179/026708303225007997Search in Google Scholar

[7] Kim, Y. H.; Inoue, A.; Masumoto, T.: Mater. Trans. JIM (1991) 32, 33110.2320/matertrans1989.32.331Search in Google Scholar

[8] Hong, S. J.; Kim, T. S.; Kim, H. S.; Kim, W. T.; Chun, B. S.: Mater. Sci. & Eng. (1999) A271, 469–47610.1016/S0921-5093(99)00317-2Search in Google Scholar

[9] Anantharaman, T. R.; Suryanarayana, C.: Rapidly Solidified Metals, A Technological Overview, TransTech Publications, Aedermannsdorf, Switzerland, 1987Search in Google Scholar

[10] Kim, S. W.; LeeU.J.; Han, S. W.: Metals and Materials International (2003) 9, No., 157–163Search in Google Scholar

[11] Zhou, J.; Duszczyk, J.; Korevaar, B. M.: J. Mater. Sci. (1991) 26, 824–83410.1007/BF00588323Search in Google Scholar

[12] Inoue, A.: Prog. Mater. Sci. (1998) 43, 365–52010.1016/S0079-6425(98)00005-XSearch in Google Scholar

[13] Inoue, A.; HashimotoK. (eds),: Amorphous and Nanocrystalline Materials, Springer-Verlag, Berlin, 200110.1007/978-3-662-04426-1Search in Google Scholar

[14] Hong, S. J.; Kim, H. S.; Suryanarayana, C.; Chun, B. S.: Mater. Sci. and Tech. (2003) 19, 966–97210.1179/026708303225003036Search in Google Scholar

[15] Amano, N.; Ohtani, Y.; Takeda, Y.; Ajech, K.: Metal Powder Rep. (1983) 38, 186Search in Google Scholar

[16] Kanth, V.K.; Bai, B.N.P.; Biswas, S.K.: Scripta Metall. Mater. (1990) 24, 267–27110.1016/0956-716X(90)90254-ESearch in Google Scholar

[17] Venkataraman, B.; Sundararajan, G.: Acta Metall. (1996) 44, 451–46010.1016/1359-6454(95)00217-0Search in Google Scholar

Received: 2005-3-15
Accepted: 2005-6-28
Published Online: 2013-05-09
Published in Print: 2006-08-01

© 2006, Carl Hanser Verlag, München

Articles in the same Issue

  1. Contents/Inhalt
  2. Inhalt / Contents
  3. Technical Contributions/Fachbeiträge
  4. Effekte des Laserumschmelzens auf das Gefüge und die Härte von Grauguss mit Lamellen- und mit Kugelgraphit
  5. TEM-Präparation mittels „low-voltage“-FIB
  6. Rapidly Solidified Microstructure and Failure Analysis of Powder Metallurgy Al-Si Alloys
https://doi.org/10.3139/147.100311

Articles in the same Issue

  1. Contents/Inhalt
  2. Inhalt / Contents
  3. Technical Contributions/Fachbeiträge
  4. Effekte des Laserumschmelzens auf das Gefüge und die Härte von Grauguss mit Lamellen- und mit Kugelgraphit
  5. TEM-Präparation mittels „low-voltage“-FIB
  6. Rapidly Solidified Microstructure and Failure Analysis of Powder Metallurgy Al-Si Alloys
Downloaded on 12.4.2026 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/147.100311/html
Scroll to top button